柔性电路板的结构工艺及设计.docx
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柔性电路板的结构工艺及设计.docx
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柔性电路板的结构工艺及设计
着越来越多的手机采用翻盖结构,柔性电路板也随之越来越多的被采用。
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按照基材和铜箔的结合方式划分,柔性电路板可分为两种:
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有胶柔性板和无胶柔性板。
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其中无胶柔性板的价格比有胶的柔性板要高得多,但是它的柔韧性、铜箔和基材的结合力、焊盘的平面度等参数也比有胶柔性板要好。
所以它一般只用于那些要求很高的场合,如:
COF(CHIPONFLEX,柔性板上贴装裸露芯片,对焊盘平面度要求很高)等。
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由于其价格太高,目前在市场上应用的绝大部分柔性板还是有胶的柔性板。
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下面我们要介绍和讨论的也是有胶的柔性板。
由于柔性板主要用于需要弯折的场合,若设计或工艺不合理,容易产生微裂纹、开焊等缺陷。
下面就是关于柔性电路板的结构及其在设计、工艺上的特殊要求。
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柔性板的结构N50_!
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按照导电铜箔的层数划分,分为单层板、双层板、多层板、双面板等。
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单层板的结构:
这种结构的柔性板是最简单结构的柔性板。
通常基材+透明胶+铜箔是一套买来的原材料,保护膜+透明胶是另一种买来的原材料。
首先,铜箔要进行刻蚀等工艺处理来得到需要的电路,保护膜要进行钻孔以露出相应的焊盘。
清洗之后再用滚压法把两者结合起来。
然后再在露出的焊盘部分电镀金或锡等进行保护。
这样,大板就做好了。
一般还要冲压成相应形状的小电路板。
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也有不用保护膜而直接在铜箔上印阻焊层的,这样成本会低一些,但电路板的机械强度会变差。
除非强度要求不高但价格需要尽量低的场合,最好是应用贴保护膜的方法。
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双层板的结构:
当电路的线路太复杂、单层板无法布线或需要铜箔以进行接地屏蔽时,就需要选用双层板甚至多层板。
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多层板与单层板最典型的差异是增加了过孔结构以便连结各层铜箔。
一般基材+透明胶+铜箔的第一个加工工艺就是制作过孔。
先在基材和铜箔上钻孔,清洗之后镀上一定厚度的铜,过孔就做好了。
之后的制作工艺和单层板几乎一样。
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双面板的结构:
双面板的两面都有焊盘,主要用于和其他电路板的连接。
虽然它和单层板结构相似,但制作工艺差别很大。
它的原材料是铜箔,保护膜+透明胶。
先要按焊盘位置要求在保护膜上钻孔,再把铜箔贴上,腐蚀出焊盘和引线后再贴上另一个钻好孔的保护膜即可。
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材料的性能及选择方法-O''aA02]
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(1)、基材:
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材料为聚酰亚胺(POLYMIDE),是一种耐高温,高强度的高分子材料。
它是由杜邦发明的高分子材料,杜邦出产的聚酰亚胺名字叫KAPTON。
另外还可买到一些j*****生产的聚酰亚胺,价钱比杜邦便宜。
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它可以承受400摄氏度的温度10秒钟,抗拉强度为15,000-30,000PSI。
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25μm厚的基材价格最便宜,应用也最普遍。
如果需要电路板硬一点,应选用50μm的基材。
反之,如果需要电路板柔软一点,则选用13μm的基材。
ajzy''. M~Xo? %.%[ v''^kZF%<" {BHy`krG (2)、基材的透明胶: zKu7C9y~ Tb''&-s! J 分为环氧树脂和聚乙烯两种,都为热固胶。 聚乙烯的强度比较低,如果希望电路板比较柔软,则选择聚乙烯。 "<''pC$ 3X9O0CJ 基材和其上的透明胶越厚,电路板越硬。 如果电路板有弯折比较大的区域,则应尽量选用比较薄的基材和透明胶来减少铜箔表面的应力,这样铜箔出现微裂纹的机会比较小。 当然,对于这样的区域,应该尽可能选用单层板。 @IF*00 K+JlIy }z~;}] ZWD}5 K9RwB[5e (3)、铜箔: `[7i6a ? [|sKlh8 分为压延铜和电解铜两种。 压延铜强度高,耐弯折,但价格较贵。 电解铜价格便宜得多,但强度差,易折断,一般用在很少弯折的场合。 Mw7o%Ue i"qa_s$w 铜箔厚度的选择要依据引线最小宽度和最小间距而定。 铜箔越薄,可达到的最小宽度和间距越小。 88*L*w[TP P]`o: E.Q 选用压延铜时,要注意铜箔的压延方向。 铜箔的压延方向要和电路板的主要弯曲方向一致。 ''wqrZ7v hY=_qYN (4)、保护膜及其透明胶: vmS470L gVrX\Gcjh 同样,25μm的保护膜会使电路板比较硬,但价格比较便宜。 对于弯折比较大的电路板,最好选用13μm的保护膜。 y4gh! a|Ma RF! .Ii! IN 透明胶同样分为环氧树脂和聚乙烯两种,使用环氧树脂的电路板比较硬。 当热压完成后,保护膜的边缘会挤出一些透明胶,若焊盘尺寸大于保护膜开孔尺寸时,此挤出胶会减小焊盘尺寸并造成其边缘不规则。 此时,应尽量选用13μm厚度的透明胶。 k_4: %[ o2z>qY (5)、焊盘镀层: qoo|G vT3IH.! P 对于弯折比较大又有部分焊盘裸露的电路板,应采用电镀镍+化学镀金层、镍层应尽可能薄: 0.5-2μm,化学金层0.05-0.1μm。 Un1f[yqn g@k\R)v 焊盘及引线的形状设计V''3ahNp "pSmTmT^ (1).SMT焊盘: )G]%ERln xVpu1hmow ——普通焊盘: /R#e0q+ zO~gQ[H 防止微裂纹的发生。 ojgy-w_ zRk`s7O ——加强型焊盘: l: JQRF-7} A]#D*"9eu 如果要求焊盘强度很高或做加强型设计。 zbs|T>[4Zz T31Yr>PF ——LED焊盘: Y/Lq8 > : \+o2 由于LED的位置要求很高并且往往在组装过程中受力,故其焊盘要做特殊设计。 n~ (%1AMN 85: %SN4/ ——QFP、SOP或BGA的焊盘: sIyU jz1bsH 由于角上的焊盘应力较大,要做加强型设计。 xrr24TM$ )4/8WD (2).引线: >Kb5V^o; (''/tg ——为了避免应力集中,引线要避免直角拐角,而应采用圆弧形拐角。 P23Wp;7PQ AZd"I#B8 ——接近电路板外形拐角处的引线,为避免应力集中,应做如下设计: ''-iR/\6 zV%RRpl 对外接口的设计nR/0)g _hZ/h;4l eRxOr\ >i$9`$ (1)、焊接孔或插头处的电路板设计: \STRRjK>H *bBNuTqty Twee &z Mx2k5xO? 由于焊接孔或插头处在插接操作时应力较大,要做加强型设计以避免裂纹。 #%HA& #h~j+s7#Y 用加强板来增加电路板焊接孔插头处的硬度,厚度一般为0.2-0.3mm,材料为聚酰亚胺、PET或金属。 对于焊盘镀层,插头最好选电镀镍+硬金,焊孔选电镀镍+化学金。 @f & [`JP! tx^ (2)、热压焊接处的设计: %~l fN''@%8y/O 一般用于两个柔性板或柔性板与硬电路板的连接。 ? BOn-OE 6! Isj%SR 若在热压焊区域附近需要弯折电路板,要在此区域上贴聚酰亚胺胶带或点胶进行保护以避免焊盘根部折断。 4bY;7VicO gbISu,gR t\qgnR3CK FC0+0]kN (3)、ACF热压处的设计: N9b\r''_ c(%]wd* 冲压孔和小电路板边角的设计(见表3)3"-ZUtUS AIY9Ctkp N[KKV`2 OP,@] %E2: m}b* 针对SMT的设计: _Q7SC, : =<0t$> (1)、元器件的方向: j0V+%V\'' ruIJ;~ 元件的长度方向要避开柔性板的弯曲方向。 m54wGY`= ! 4&ZCNR&i< (2)、大的QFP或BGA要在柔性板反面贴加强板或在IC下灌胶。 `)A$q 0]c: (LK] 加强板的材料为FR4,厚度大于0.2毫米,面积大于元件外边缘0.5毫米。 jWB21 Ht\>b`j> fpMHZ: Z; %M_kFdGA'' (3)、柔性板靠近边缘的部位要做两个定位孔。 还需要做两个贴片用识别焊盘,其直径为1毫米,距离其他焊盘至少3.5毫米,表面镀金或镀锡,平面度要好。 l~! XdJ4 "Uvs"K? ;x; (4)、如果大的柔性板是由许多小板组成,每个小板上要做一个环形(内径3.2毫米)的坏电路板识别焊盘。 若此小电路板已损坏,可用黑色记号笔把此识别焊盘涂黑,以避开以后的操作。 R(kQ= Ihy6[X%jE` (5)、元件离电路板边缘的最小距离为2.5毫米,元件之间的最小间距为0.5毫米。 oxF+`k]Z: G9K$ni (6)、元件下不要有过孔,因为助焊剂会流过过孔造成污染。 m1A^|= ~6]0ym 针对电性能的设计Pv/r_< o17J/(OP/ (1)、最大电流和线宽,线高的关系: (见表)w1ieC&: #d&s lR4dk P_0<7B (2)、阻抗和噪音的控制: m9X_t! cH d? opA% D}? WJnY thsli ——选用绝缘性强的透明胶,如: 聚乙烯。 避免选用环氧树脂。 b%l[v? Oy ——在高阻抗或高频电路中,要增加导线和接地板间的距离。 e}VJ"XyfZE yo$(! v ——还可采用以上几种设计方式: o5{4v8 ac]FxKZ1h2 SMT工艺的特殊设计@20n>p dxgS^[;B} (1)、在印锡膏和贴片工艺中的定位方式: 8MZZ" : XOt+p 由于柔性板厚度很薄并有柔性,若用电路板边缘定位,定位精度很差。 应采用定位孔定位。 在印锡膏时为了躲开漏板,要采用带弹簧销的支撑平板。 {[''c_wa Ycn4#U4 (2)、印锡膏、贴片、过加热炉直到目检完,全程使用支撑板固定。 以避免操作中造成焊点损坏。 >
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- 关 键 词:
- 柔性 电路板 结构 工艺 设计